2020年高考化学大二轮复习冲刺习题：专题重点突破 专题六　化学反应与能量变化

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1、专题六 化学反应与能量变化 主干知识梳理 1 从两种角度理解化学反应热 2 反应热的表示方法 热化学方程式 热化学方程式书写或判断的注意事项 1 注意 H 的符号和单位 H 的单位为kJ mol 1 13 2 注意测定条件 绝大多数的反应热 H 是在 25 101 kPa 下测定的 此 时可不注明温度和压强 3 注意热化学方程式中的化学计量数 热化学方程式化学计量数可以是 整数 也可以是分数 14 15 4 注意物质的聚集状态 气体用 g 液体用 l 固体用 s 16 17 18 溶液用 aq 热化学方程式中不用 和 19 5 注意 H 的数值与符号 如果化学计量数加倍 则 H 也要加倍 逆

2、20 反应的反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 21 22 6 对于具有同素异形体的物质 除了要注明聚集状态外 还要注明物质的名 称 如 S 单斜 s O2 g SO2 g H1 297 16 kJ mol 1 S 正交 s O2 g SO2 g H2 296 83 kJ mol 1 S 单斜 s S 正交 s H3 0 33 kJ mol 1 3 盖斯定律 1 定律内容 一定条件下 一个反应不管是一步完成 还是分几步完成 反应的总热效应 相同 即反应热的大小与反应途径无关 只与反应的始态和终态有 23 24 25 关 2 常用关系式 专题六 化学反应与能量变化 考点 1 反应热 热化学

3、方程式 例 1 1 2019 全国卷 我国学者结合实验与计算机模拟结果 研究了在金 催化剂表面上水煤气变换的反应历程 如图所示 其中吸附在金催化剂表面上的 物种用 标注 可知水煤气变换的 H 0 填 大于 等于 或 小于 该历程中 最大能垒 活化能 E正 eV 写出该步骤的化学方程式 2 2018 天津高考 CO2与 CH4经催化重整 制得合成气 CH4 g CO2 g 2CO g 2H2 g 催化剂 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下 化学键C HC OH H CO CO 键能 kJ mol 1 4137454361075 则该反应的 H 3 2017 天津高考 0 1 mol Cl2与

4、焦炭 TiO2完全反应 生成一种还原性气体 和一种易水解成 TiO2 xH2O 的液态化合物 放热 4 28 kJ 该反应的热化学方程式 为 批注点拨 解析 1 根据图像 初始时反应物的总能量为 0 反应后生成物的总能量 为 0 72 eV 则 H 0 72 eV 即 H 小于 0 由图像可看出 反应的最大能 垒在过渡态 2 则此能垒 E正 1 86 eV 0 16 eV 2 02 eV 由过渡态 2 初始 反应物 COOH H H2O 和结束时生成物 COOH 2H OH 可得反应的方程 式为 COOH H H2O COOH 2H OH 或 H2O H OH 2 化学反应的焓变应该等于反应物

5、键能减去生成物的键能 所以焓变为 4 413 2 745 kJ mol 1 2 1075 2 436 kJ mol 1 120 kJ mol 1 3 根据题意可知生成的还原性气体为 CO 易水解的液态化合物应为 TiCl4 且由反应式中 Cl2的物质的量为 2 mol 可计算出 H 2 85 6 4 28 kJ 0 1 mol kJ mol 1 答案 1 小于 2 02 COOH H H2O COOH 2H OH 或 H2O H OH 2 120 kJ mol 1 3 2Cl2 g TiO2 s 2C s TiCl4 l 2CO g H 85 6 kJ mol 1 1 反应热与焓变理解 六大误

6、区 1 误认为放热反应不需要加热 吸热反应必须加热 2 误认为键能越大能量越高 其实键能越大 物质越稳定 能量越低 3 误认为反应条件不同时 H 也不同 其实在相同状况下 相同的反应物 生成相同的生成物 H 相同 而与反应的引发条件无关 4 误认为可逆反应的反应热与物质的转化率有关 其实反应热与转化率无关 反应放出或吸收的能量值与转化率有关 5 燃烧热是指 101 kPa 时 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出 的热量 并不是 1 mol 可燃物燃烧时放出的热量 6 中和热不是指 1 mol 酸与 1 mol 碱中和时的热效应 而是指中和反应 生 成 1 mol H2O l 的热

7、效应 2 热化学方程式书写与正误判断易出现的 5 种常见错误 1 漏写或使用不正确 如放热反应未标 2 单位与热量 Q 单位混淆 H 的单位为 kJ mol 1 或 kJ mol 易错写成 kJ 3 物质的状态标注不正确 s l g 和 aq 分别表示固态 液态 气态和水溶 液 4 H 的数值不正确 即 H 的数值必须与方程式中的化学计量数相对应 5 对概念的理解不正确 如燃烧热是指 1mol 可燃物 且生成 CO2 g H2O l SO2 g 等 中和热是指 1 mol H 和 1 mol OH 生成 1 mol H2O l 1 2019 山东济南历城二中高三调研 已知反应 2HI g H2

8、 g I2 g 的能量 变化如图所示 下列说法正确的是 A 常温下 向体积为 V L 的容器中充入 2 mol HI g 充分反应 可吸收 12 5 kJ 的热量 B 加入催化剂 分子的能量不变 但单位体积活化分子数增多 速率加快 C 其他条件不变 升高温度 反应速率加快 HI 分解率不变 D H2 g I2 g 2HI g 的活化能 Ea为 12 5 kJ mol 1 答案 B 解析 该反应为可逆反应 充入 2 mol HI g 充分反应 反应不能进行到底 所以吸收的热量小于 12 5 kJ A 错误 加入催化剂 单位体积活化分子数增多 有效碰撞增多 速率加快 B 正确 从图表信息可知 该反

9、应为吸热反应 其他 条件不变 升高温度 反应速率加快 平衡右移 HI 分解率增大 C 错误 由于 该反应为吸热反应 所以 H2 g I2 g 2HI g 的活化能 Ea 185 12 5 kJ mol 1 172 5 kJ mol 1 D 错误 2 2019 湖南重点高中高三联考 乙二醛 OHC CHO 是一种重要化工产品 工业上 可用乙二醇 HOCH2CH2OH 气相氧化法制备乙二醛 已知 OHC CHO g 2H2 g HOCH2CH2OH g H 78 kJ mol 1 几种化学键的键能如下表所示 化学键H HO OH O 键能 kJ mol 1 436497463 2H2 g O2 g

10、 2H2O g H kJ mol 1 乙二醇气相氧化法制备 乙二醛的热化学方程式为 答案 483 HOCH2CH2OH g O2 g OHC CHO g 2H2O g H 405 kJ mol 1 解析 根据 H 反应物的键能之和 生成物的键能之和 得 H 2 436 kJ mol 1 497 kJ mol 1 4 463 kJ mol 1 483 kJ mol 1 已知 OHC CHO g 2H2 g HOCH2CH2OH g H1 78 kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O g H2 483 kJ mol 1 根据盖斯定律 将 得 HOCH2CH2OH g O2 g OHC C

11、HO g 2H2O g H H2 H1 483 kJ mol 1 78 kJ mol 1 405 kJ mol 1 考点 2 盖斯定律 焓变的计算 例 2 1 2019 全国卷 环戊二烯 是重要的有机化工原料 广泛用于农 药 橡胶 塑料等生产 回答下列问题 已知 H1 100 3 kJ mol 1 H2 g I2 g 2HI g H2 11 0 kJ mol 1 对于反应 H3 kJ mol 1 2 2018 北京高考 近年来 研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳 能的转化与存储 过程如下 反应 2H2SO4 l 2SO2 g 2H2O g O2 g H1 551 kJ mol 1 反应

12、 S s O2 g SO2 g H3 297 kJ mol 1 反应 的热化学方程式 批注点拨 解析 1 根据盖斯定律 反应 可得反应 则 H3 H1 H2 100 3 kJ mol 1 11 0 kJ mol 1 89 3 kJ mol 1 2 根据过程 反应 为 SO2催化歧化生成 H2SO4和 S 反应为 3SO2 2H2O 2H2SO4 S 应用盖斯定律 反应 反应 得 2H2SO4 l S s 3SO2 g 2H2O g H H1 H3 551 kJ mol 1 297 kJ mol 1 254 kJ mol 1 则反应 的热化学方程式为 3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l

13、 S s H 254 kJ mol 1 答案 1 89 3 2 3SO2 g 2H2O g 2H2SO4 l S s H2 254 kJ mol 1 1 根据盖斯定律计算 H 的步骤和方法 2 比较反应热大小常见的三类情况 1 同一反应的生成物状态不同时 如 A g B g C g H1 A g B g C l H2 则 H1 H2 2 同一反应物状态不同时 如 A s B g C g H1 A g B g C g H2 则 H1 H2 比较方法 利用两个反应相减得到一个物质状态变化的热效应 利用此热效 应大于 0 或小于 0 比较 H1 H2大小 3 两个有联系的反应相比较时 如 C s O

14、2 g CO2 g H1 C s O2 g CO g H2 1 2 比较方法 生成 CO2放出的热量大于生成 CO 放出的热量 则 H1 H2 3 化学反应的焓变既可以通过实验测定 也可以根据理论计算 1 一氧化碳还原氧化铁是工业炼铁的原理 已知 Fe2O3 s 3CO g 2Fe s 3CO2 g H1 26 7 kJ mol 1 3Fe2O3 s CO g 2Fe3O4 s CO2 g H2 50 8 kJ mol 1 Fe3O4 s CO g 3FeO s CO2 g H3 36 5 kJ mol 1 试写出 CO 气体还原固态 FeO 生成固态 Fe 和 CO2气体的热化学方程式 结果

15、保留一位小数 2 请根据表中的数据计算 H1和 H2 物质石墨H2COCH4 燃烧热 kJ mol 1 393 5285 8283 0890 3 化学键H HC O CO H OC H E kJ mol 1 4367991076465413 CO2 g 4H2 g CH4 g 2H2O g 的 H1 kJ mol 1 CH4 g H2O l 3H2 g CO g 的 H2 kJ mol 1 答案 1 FeO s CO g Fe s CO2 g H 7 3 kJ mol 1 2 170 250 1 解析 1 根据盖斯定律 由 3 2 得 FeO s CO g Fe s 1 6 CO2 g H H

16、1 3 H2 H3 2 7 3 kJ mol 1 1 6 2 H1 2E C O 4E H H 4E C H 4E H O 2 799 4 436 4 413 4 465 kJ mol 1 170 kJ mol 1 根据燃烧热写 出如下热化学方程式 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H3 890 3 kJ mol 1 H2 g O2 g H2O l H4 285 8 kJ mol 1 1 2 CO g O2 g CO2 g H5 283 0 kJ mol 1 1 2 故 H2 H3 3 H4 H5 890 3 3 285 8 283 0 kJ mol 1 250 1 kJ mol 1 4 1 2017 全国卷 已知 As s H2 g 2O2 g H3AsO4 s H1 3 2 H2 g O2 g H2O l H2 1 2 2As s O2 g As2O5 s H3 5 2 则反应 As2O5 s 3H2O l 2H3AsO4 s 的 H 2 2015 全国卷 甲醇是重要的化工原料 又可作为燃料 利用合成气 主 要成分为 CO CO2和 H2 在催化剂作用下合成甲醇 发